水乳液制造装置制造方法及图纸

一种水乳液制造装置，其特征在于，包括：水乳液容器；泵，该泵用于对油－水混合液进行加压；喷嘴，该喷嘴用于将从所述泵供给的油－水混合液喷射至所述水乳液容器内；碰撞板，该碰撞板在所述水乳液容器内与所述喷嘴相向地设置，用于使从所述喷嘴喷射的油－水混合液碰撞。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造水乳液、例如水乳化燃料的装置。
技术介绍
已知油包水型(W/0型)的水乳化燃料根据如下的原理进行燃烧。即，水乳化燃料 被喷雾至燃烧机器内后，燃料的油滴受热而燃烧的同时，油滴中所含的水粒子接受辐射热 而被加热，达到沸点而发生微爆，使周围的油滴二次微粒化。由此，燃料瞬间超微粒化，因 而与空气的接触面积增大，实现接近于完全燃烧的燃烧，抑制燃烧废气中的未燃烧碳和NOx 的产生。此外，由于与空气的接触面积增大，因而可减少燃烧所需的过量空气，因此能够获 得较大的节能效果。 目前，制造燃料(重油、轻油、煤油、BDF、汽油)和水的二相类的水乳化燃料时主要 采用如下的方法将燃料和水的混合物通过螺杆、混合机、剪切、超声波均化器等以机械方 式搅拌，使水的微粒(分散相)分散于燃料(连续相)中。 例如，专利文献1中记载有一种乳化燃料制造装置，该装置包括喷嘴，该喷嘴用 于在向搅拌容器的周向喷射含燃料和水的混合液的同时，在搅拌容器内的混合液中形成第 一涡流；搅拌叶片，该搅拌叶片用于在第一涡流的下方形成直径比第一涡流小的第二涡流。 因为水不溶于燃料、特别是轻油和A重油等与水的密度差大的燃料，所以容易发 生相分离。以机械方式搅拌含燃料和水的混合液的方法存在如下的缺点在燃料中以约 1 30iim的宽粒径分布形成水粒子，大的水粒子在短时间内凝集、沉降而引发相分离。如 上所述发生了相分离的水乳化燃料特别是在启动时无法作为燃料使用。于是，一般使用乳 化剂来防止燃料和水的相分离。 如上所述使用机械方式的搅拌的装置大且复杂，装置价格昂贵。此外，由于使用乳 化剂，因此在性能价格比方面不利。而且，即使使用乳化剂，也可能会在短时间内发生燃料 和水的相分离，实际中难以与燃烧机器以直通方式并设搅拌装置。 另一方面，专利文献2中记载了一种乳液制造装置，该装置包括水喷嘴，该喷嘴 配置于混合搅拌室的一端，用于喷射加压水；燃料喷嘴，该喷嘴与水喷嘴相向地配置于混合 搅拌室的另 一端，用于喷射加压燃料。 但是，由于从相向的2个喷嘴喷射的雾状的水和雾状的燃料碰撞的概率非常低，因此认为不可能制造使微小的水粒子分散于燃料中而得的水乳液。 专利文献1 :日本专利特开2006-111666号公报 专利文献2 :日本专利特开平6-42734号公报 专利技术的揭示 本专利技术的目的在于提供一种水乳液制造装置，该装置的机器结构简单而可小型 化，且可在不使用乳化剂的情况下低成本地制造使微小的水粒子分散于油中而得的水乳 液，能够与燃烧机器等以直通方式并设。本专利技术的水乳液制造装置的特征在于，包括水乳化容器；泵，该泵用于对油_水混合液进行加压；喷嘴，该喷嘴用于将从所述泵供给的油-水混合液喷射至所述水乳化容 器内；碰撞板，该碰撞板在所述水乳化容器内与所述喷嘴相向地设置，用于使从所述喷嘴喷 射的油-水混合液碰撞。 附图的简单说明 附图说明图1(a)是本专利技术的第一种实施方式的水乳化燃料制造装置的结构图，图1(b)是 图1(a)的俯视图。 图2(a)是本专利技术的第二种实施方式的水乳化燃料制造装置的结构图，图2(b)是 沿图2(a)的B-B'线的剖面图。 图3是本专利技术的第三种实施方式的水乳化燃料制造装置的结构图。 图4(a)是本专利技术的第四种实施方式的水乳化燃料制造装置的结构图，图4(b)是图4(a)的俯视图。 图5是本专利技术的第五种实施方式的分散配置的水乳化燃料制造装置的结构图。 图6是本专利技术的第五种实施方式的变形例的分散配置的水乳化燃料制造装置的 结构图。 图7是本专利技术的第六种实施方式的单程(one-pass)型的水乳化燃料制造装置的 结构图。 实施专利技术的最佳方式 对与本专利技术的水乳液制造装置相关的理论进行说明。 由
技术介绍
的说明可知，如果可以使微小的水粒子分散于燃料中，则理论上即使 不使用乳化剂(表面活性剂)也可以制造稳定的水乳液。作为其理论根据，可以通过表示 粒子的移动速度(沉降速度)的斯托克斯公式(1)近似地进行说明。 Vp = a2X (p 0-p》XG/18X p 。Xv (1) 在这里，Vp是粒子的移动速度(m/s) ， a是(水的)粒径(m) ， P 。是连续相的密 度(kg/m3) ， P工是分散相的密度(kg/m3) ， v是连续相的运动粘度(m7s) ， G是重力加速度 (9. 8m/s2)。 由(1)式可知，水粒径a越小，则可以使粒子的移动速度(沉降速度)Vp越小，能 够更长时间地抑制相分离。本专利技术中，目标是lPm以下(亚微细粒)、较好是500nm以下、 更好是100nm以下的水粒径。 为了形成微小的水粒子，使水滴崩解即可。水滴的崩解机理一般认为如下。水滴 被喷射至流体中后，前端因表面张力而趋向于形成球状。但是，排除静止的流体时，在流体 的中心部形成滞留点(stagnation point)。该部分的压力高于其他部分。该压力可以通过 伯努利定理(2)求得。 P = ( o V2/2)1/2 (2) 如果该压力P大于水滴的表面张力，则水滴自滞留点发生变形，最终崩解而形成 更小的水粒子。在这里，形成自由表面的水的表面张力为72dyn/cm(估计轻油的表面张 力为约30dyn/cm)。例如，在轻油中存在直径1 P m的水粒子时，该水粒子的内压P为P = 408X 104dyn/cm2，比周围的压力高4bar。因此，如果施加该内压以上的压力，就可以破坏水 滴而形成微小的水粒子。 本专利技术的水乳液制造装置中，为了破坏水滴而形成微小的水粒子，对油-水混合液加压并使其从喷嘴喷射而与碰撞板碰撞。这样的话，可以将所喷射的油-水混合液的动 能以接近100%的高效率转化为压力，能够形成亚微细粒的水粒子。含这样的微小的水粒子 的水乳液即使不含乳化剂，也可在长时间内不发生相分离。因此，本专利技术的水乳液制造装置 可以与例如燃烧机器以直通方式并设。较好是反复进行对油-水混合液加压并使其从喷嘴 喷射而与碰撞板碰撞的操作，从而可以高效地形成更微小的水粒子，能够在长时间内维持 水乳液。此外，本专利技术的水乳液制造装置的机器结构简单，因此可小型化，在大容量化的情 况下也不会导致装置的复杂化。因此，本专利技术的水乳液制造装置的性能价格比非常高。 下面，参照附图对本专利技术的第一种实施方式进行说明。 图1 (a)是本专利技术的第一种实施方式的水乳化燃料制造装置的结构图，图1 (b)是 图l(a)的俯视图。该水乳化燃料制造装置与锅炉、热电联供系统、船舶或汽车的发动机等 并设，以直通方式向这些燃烧机器供给水乳化燃料。本专利技术的水乳化燃料制造装置的基本 结构不论在与何种燃烧机器并设的情况下都几乎没有变化。 不锈钢制的水乳化容器10为贮留所制造的水乳化燃料的容器，呈例如圆筒状。水 乳化容器10的形状不限于圆筒状，也可以是棱柱状，还可以是立式或卧式。水乳化容器10 的容量可以根据所用的燃烧机器在1升左右的小容量至船舶用或发电用等的大容量的范 围内任意地设定。 在水乳化容器10的顶部插入有将高压的燃料-水混合液向水乳化容器10的内部 喷射的喷嘴11。喷嘴11的喷嘴口径例如为0. 1 1. 0mm。喷嘴的安装位置以及喷嘴口的 形状、方向、数量等可以根据目的适当调整。还有，虽然未图示，但可以设置单独喷射燃料的 喷嘴和单独本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水乳液制造装置，其特征在于，包括：水乳液容器；泵，该泵用于对油－水混合液进行加压；喷嘴，该喷嘴用于将从所述泵供给的油－水混合液喷射至所述水乳液容器内；碰撞板，该碰撞板在所述水乳液容器内与所述喷嘴相向地设置，用于使从所述喷嘴喷射的油－水混合液碰撞。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：盐出敬二郎，田口正，宫本正夫，木岛裕则，
申请(专利权)人：大和综合环境株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]